УСКОРИТЕЛЬ ЭЛЕКТРОНОВ Советский патент 1994 года по МПК H05H5/00 

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано для получения мощных электронных пучков.

Известен ускоритель электронов по авт.св. N 814258, содержащий высоковольтные генераторы импульсного напряжения, электронную пушку, первый электрод которой заземлен, а второй подключен к высоковольтному выходу генератора импульсного напряжения, и систему питания и синхронизации, в котором электронная пушка снабжена дополнительными электродами, прозрачными для электронов, разделенными изоляционными промежутками и подключенными к высоковольтным входам импульсных генераторов, выходы которых заземлены.

При этом оказывается невозможным для каждого последующего промежутка получить электронный пучок с такими же параметрами, как в предыдущем. При заданном токе пучка должна увеличиваться его энергия, а при заданной энергии должен уменьшаться его ток. При этом часть энергии, накопленной в генераторах, расходуется на ускорение электронов в направлении к последующему электроду, т.е. в противоположную от выходного окна сторону.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей ускорителя за счет уменьшения ширины энергетического спектра ускоренного пучка, увеличение энергии в ускоренном пучке и коэффициента использования энергии.

Указанная цель достигается тем, что в ускорителе электронов по авт.св. N 814258 потенциальные выходы генераторов высоковольтных импульсов подключены к электродам электронной пушки через разрядники с электродами типа "острие-плоскость", у которых острийные электроды соединены с электродами пушки, а емкость "острие-плоскость" С_р << C_п, где С_п - межэлектродная емкость секции электронной пушки.

На чертеже приведена схема ускорителя.

Электронная пушка ускорителя образована электродами 1-4, которые разделены изоляторами 5. Электрод 1 является первым и общим анодом и заземлен, а электроды 2-4 прозрачные для ускоряемых электродов, соединены через разрядники 6-8 с электродами типа "острие-плоскость" с генераторами высоковольтных импульсов 9-11. Генераторы высоковольтных импульсов имеют собственные системы 12-14 питания и запуска. Пробивное напряжение разрядника типа "острие-плоскость" выше в случае, когда "острие" находится под отрицательным потенциалом, по сравнению со случаем, когда "острие" - положительное.

Ускоритель работает следующим образом.

Генератор 9 высоковольтных импульсов, заряженный от системы 12, запускается и формирует импульс ускоряющего напряжения отрицательной полярности величиной U. Все разрядники настраиваются таким образом, что они пробиваются при напряжении U_р ≃(0,7-0,8)U. Таким образом разрядник 6 пробивается, и в вакуумном зазоре за счет взрывной эмиссии между электродами 1 и 2 происходит ускорение электронов до энергии Е = U, которые выводятся через тонкую фольгу электрода 1. Напряжение между электродами 2 и 3 и разрядником 7 разделяется обратно пропорционально их емкостям. Поскольку С_п >> С_р, то практически полное напряжение U будет приложено к разряднику 7 минусом к острию. При этом разрядник 7 не пробивается. Разность потенциалов между электродами 2 и 3 будет незначительна и недостаточна для реализации взрывной эмиссии. Вследствие этого вся энергия, запасенная в генераторе 9, преобразуется в энергию электронного пучка в промежутке между электродами 1 и 2.

В момент перемыкания плазмой ускоряющего промежутка между электродами 1 и 2 запускается генератор 10, который формирует импульс ускоряющего напряжения с таким же напряжением, что и генератор 9. Так как при закорачивании плазмой промежутка между электродами 1 и 2 потенциал электрода 2 станет равным потенциалу электрода 1, т.е. "земли", то все напряжение генератора 10 при пробое разрядника 7 прикладывается к электродам 2, 3. При этом в зазоре между электродами 2 и 3 происходит ускорение электронов, которые проходят через "прозрачный" для них катод (электрод 2), транспортируются в плазменном канале зазора между электродами 1 и 2 и выводятся из пушки через электрод 1. Эмиссии и ускорения электронов в зазоре между электродами 3, 4 при этом не происходит по причине аналогичной предыдущему случаю. После перемыкания плазмой зазора между электродами 2 и 3 срабатывает генератор 11 и т. д. Таким образом, в данном ускорителе реализуется возможность использования генератора импульсов ускоряющего напряжения и ускоряющих промежутков с одним и тем же импедансом, что в свою очередь, позволяет получать в каждом ускоряющем промежутке пучки электронов с одинаковыми значениями тока и энергии.

Увеличение тока приводит к увеличению энергии, содержащейся в пучке, а уменьшение энергетического разброса позволяет расширить сферу применения подобного ускорителя.

УСКОРИТЕЛЬ ЭЛЕКТРОНОВ по авт. св. N 814258, отличающийся тем, что, с целью расширения фукциональных возможностей ускорителя за счет уменьшения ширины энергетического спектра ускоренного пучка, увеличения энергии в ускоренном пучке и коэффициента использования энергии, потенциальные выходы генераторов высоковольтных импульсов подключены к электродам электронной пушки через разрядники с электродами типа "острие-плоскость", у которых острийные электроды соединены с электродами пушки, а емкость "острие-плоскость" C_р ≅ C_п, где C_п - межэлектродная емкость секций электронной пушки.